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1、多普勒天气雷达产品在湖南的应用廖玉芳2011年3月19日主要内容一、引论二、湖南超级单体风暴三、三体散射与强冰雹四、旁瓣回波与强冰雹五、对流性暴雨个例一、引论1、多普勒天气雷达的主要应用领域2、强对流天气的定义及分类3、强对流天气临近预报技术发展趋势1、多普勒天气雷达的主要应用领域（1）强对流天气的监测和预警（2）大范围降水的监视和雨量的定量估计（3）风场特征的判断（4 4）高分辨率数值天气预报模式初值场的形）高分辨率数值天气预报模式初值场的形成成（1）强对流天气的监测和预警新一代天气雷达观测的实时回波强度（Z）、径向速度（V）、速度谱宽（W）的回波图象中，提供了丰富的有关强天气的信息。综合使
2、用Z、 V、 W的图象分布，可以较准确和及时地监测灾害性天气。（2）大范围降水的监视和雨量的定量估计新一代雷达的雷达参数在建站时都经过仔细的校准和标定。在日常的运行中定时的或每经过一个体积扫之后，对影响雷达定量的参数进行一次自动校准和检测，以确保雷达对回波强度的准确测量。雷达测量的回波强度按照适当地使用的Z-R关系，对降水强度随时间进行累积成降水量。雷达估测降水除了雷达本身的精度限制外，还受到降水类型（影响Z-R关系）、雷达探测高度、地面降水的差异和风等多种因素的影响，使得雷达估测值与地面雨量计测量值有差异。（3）风场特征的判断新一代天气雷达获取的风场信息除了在实时显示的径向速度分布图象上直接
3、用来识别、监测强天气外，通过对测得的径向速度分布进行一定的反演处理可以得到垂直风廓线和二维水平风场分布等。（4 4）高分辨率数值天气预报模式初值场的形）高分辨率数值天气预报模式初值场的形 成成通过对新一代天气雷达的反射率因子和径向速度数据进行同化，可以大大提高高分辨率数值天气预报模式初值场的精度，进而改善数值天气预报。2、强对流天气的定义及分类强对流天气通常是指落在地面上直径超过2cm的冰雹，除了水龙卷以外的任何龙卷，瞬时风速17m/s以上的（非龙卷）直线性雷暴大风（很多国家规定超过25m/s的瞬时雷暴大风为强对流），以及导致暴洪的对流性暴雨。极端的强对流天气是指直径超过5cm的冰雹，F2级以
4、上龙卷和瞬时风速33m/s以上的直线型雷暴大风。3、强对流天气临近预报技术发 展趋势按照世界气象组织的定义，临近预报是指对雷暴、强对流等高影响天气的02 h预报， 2 12 h时段的预报为短时预报。近年来，从事临近天气预报的气象学家们更倾向于将临近预报的时段扩展为06 h。临近预报技术是在20 世纪6070 年代在外推雷达回波的基础上发展起来的。近十多年来,随着天气雷达技术的进一步发展,以雷达资料为基础的对流天气临近预报技术的研究进展很快。主要包括雷暴识别追踪和外推预报技术、数值预报技术以及以分析观测资料为主的概念模型预报技术等。识别追踪和外推预报技术主要以雷达资料为基础。通过对风暴的强度和大
5、小进行线性或者非线性外推,可以在一定的时间段内预报风暴单体和降水区的移动。其缺陷是预报时效较短,准确率也不是很高。数值预报技术是利用包含详细的热动力和微物理过程的中小尺度数值模式做风暴的临近预报。概念模型预报技术主要是通过综合分析多种中小尺度观测资料,包括雷达和气象卫星资料等,在此基础上建立雷暴发生、发展和消亡的概念模型,特别是边界层辐合线和强对流的密切关系等,再结合数值模式分析预报和其他外推技术的结果,然后建立雷暴临近预报的专家系统。其于该技术建立的系统预报准确率最高,时效也最长,是临近预报技术未来发展的主要趋势之一。二、湖南超级单体风暴1、超级单体风暴“生成源地” 2、超级单体风暴生命史
6、3、超级单体风暴属性统计特征 4、超级单体风暴回波结构 5、超级单体风暴特性 6、超级单体风暴移动与环境风 7、典型超级单体风暴案例1、发展成为超级单体风暴的风暴生 成源地22个风暴有19个 风暴生成在山区 （高度梯度大值 区，所在山地的 南部），2个靠河 流，1个在水库附 近，1个在盆地。 说明风暴生成在不同 性质下垫面的交界处 ，存在温度、水汽的 不连续。2、超级单体风暴生命史风暴编号 风暴被识别时间风暴维持时间超级单 体形成时间风暴识别 至超级单 体形 成时间间 隔（min） 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
7、 20 21 222002.05.14,15:25 2002.05.14,16:47 2002.05.14,17:18 2002.05.14,19:17 2003.06.03,15:25 2003.06.03,16:55 2004.04.21,15:55 2004.04.21,15:05 2004.04.21,17:35 2004.04.29,12:55 2004.04.29,12:39 2004.04.29,17:14 2005.04.30,12:50 2005.05.31,17:22 2006.04.04,16:28 2006.04.09,21:25 2006.04.09,20:24 20
8、06.04.10,01:13 2006.04.09,19:10 2006.04.11,19:56 2006.05.24,13:22 2006.05.24,16:075h49min 6h22min 3h56min 3h34min 2h39min 3h34min 1h09min 3h38min 3h56min 5h59min 4h15min 5h32min 5h01min 3h21min 2h31min 3h48min 3h29min 1h26min 2h58min 7h55min 4h22min 4h26min16：59 18：15 18：46 20：19 16：55 17：50 16：27 1
9、7：35 19：47 14：46 16：49 17：40 14：05 18：45 16：53 22：51 22:27 01:50 20:30 20：26 14：36 19：2094 88 88 62 90 55 32 150 72 111 250 26 75 83 25 86 123 37 80 30 74 193超级单体形成时间14时凌晨风暴生成 时间12 21时持续时 间18 小时风暴形成 到发展成 超级单体 的时间间 隔0.54 个多小时3、超级单体风暴属性统计特征22个超级单体形状差异:4个低顶超级单(与经典超级单体相比，风暴单体高度及质心高度明显偏低，VIL值显著偏小）、1个微型超级
10、单体（主要是体积上的差异）、17个经典超级单体。发展形式上差异：9个为孤立雷暴单体发展而成，4个是多单体风暴中的雷暴单体发展而成，9个是中尺度对流系统内的雷暴单体发展而成。孤立超级单体、包含在中尺度对流系统内的超级单体低仰角回波超级单体特征明显，多单体发展而成的超级单体低仰角回波超级单体特征不明显。超级单体风暴属性特征统计表风暴编 号风暴单体顶高 /km风暴单体最大反射率因子 高度/km风暴单体最大反射率 因子/dBz基于单体的VIL/（kg/m2）与 VIL密度/（g/m3） 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 226.4 6.8 7.0 6.1 12.0 12.3 9.4 11.9 14.9 14.0 11.9 13.4 14.6 14.6 11.7 11.8 11.5 11.6 13.2 14.3 10.6 11.1 6-15km4.4 4.9 5.3 4.4 5.8 7.4 8.0 7.3 9.3 9.0 6.4 7.9 9.7 8.0 5.7 7.3 8.6 6.4 9.3 8.6 4.9 5.2 4-10km69 7
